避雷针引雷问题的探讨.pdf

MAE规代建筑电气
No 8 Vol, 5(Serial No 56)2014
防雷技术
避雷针引雷问题的探讨
龙震
(宜宾市气象局,四川宜宾644007)
摘要:阐述了避雷针的引雷原理。指出避雷针良好的避雷效果除了与其自身
的性能有关,还与避雷针的保护范围、高层建筑物高度、接地电阻等有关。计算结
果表明,雷电流在避雷针处泄放,可对保护范围内保护对象起到保护作用,避免了
在避雷针附近其他物体发生闪络。
龙震(1964-),男,
工程师,从事防雷设
关键词:避雷针;引雷瞬间;保护半径;降阻剂
计方面的研究。
中图分类号:TU856文献标志码:A文章编号:1674-8417(2014)08-0042-03
0引言
雷过程。在此瞬间向上先导与雷云向下先导之间
“击距”尚未达到击穿的距离
当雷云的下行先导接近地面时,它的前端流光
雷云的大量电荷通过避雷针安全人地,避免向
中大量电子电荷与大地表面(高楼、塔尖等地面高耸
上先导与雷云向下先导之间的主放电,未产生主放
物)感应出的正电荷之间距离很近。电场强度剧增,
电,就没有雷闪和雷声。即避免了瞬间雷电波侵入
尤其是地面高耸物的尖端部分出现迎面先导,即从
和雷电感应造成的雷电灾害。
地面物向上发出的流光所组成的上行先导,与下行
先导汇合,将高电阻的导电通道接通,产生强烈回击
2避雷针的保护范围
放电。这就是雷电的主放电阶段,雷鸣和电闪伴随
普通避雷针滚球法保护范围几何模型图如
出现。
图1所示。
根据尖端放电原理,当雷云经过避雷针上方
时,在避雷针附近地面产生感应电荷,在避雷针上最
先产生向上先导,与雷云下行先导将空气击穿,形成
雷电流入地通道,使雷电流安全地通过避雷针人地,
避免了附近的物体遭受雷电波的侵入和雷电感应的
损害。
1避雷针的引雷原理
避雷针由接闪器、引下线和接地装置组成。大
地建筑物被雷云感生的电荷瞬间集积到避雷针的电
图1普通避雷针滚球法保护范围几何模型图
荷产生上行先导。在距离避雷针最近的雷云与大地
图1中,滚球半径h,=O4=OD=OK,被保护
间电磁场作用下,雷云所载大量电荷的向下先导同
物高度h、=DG,保护半径r、=CD,避雷针高
时被引向避雷针向上的先导,此过程即为避雷针弓
度=AF
现代建筑电气MVAE
防雷技术?
No 8 Vol5 (Serial No 56)2014
在直角△AOB和直角△DOE中,由几何学勾
的。避雷针在大多数强雷击时有效。但在弱雷
股定理得出保护半径公式
击时可能失效,这种保护作用失效的现象称为绕
r、=CD=AB-DE=
击。近来试验证明?,避雷针保护范围内被保护
E-(h,-)2-E-(h,-h、)
物的材质、形状、数量等均影响被保护范围的绕
h(2h,-ん)-√h、(2h,-h、)
击率。因此,避雷针保护范围内遭受雷击是发生
当被保护物的整体处于曲面圆锥内,即被保
在高、单支避雷针的侧击或弱雷击时保护效果可
护物处在避雷针保护范围内,如果避雷针没有良
能失效的绕击。
好的接地装置,则引来的雷电流不能入地。3避雷针的接地装置
GB/"T19633-2005《信息系统雷电防护术语》指
出:由于雷电对架空线路或金属管道的作用,雷
低电阻接地模块技术指标如表1所示。
电波可能沿着这些管线侵入屋内,危及人身或设
表1低电阻接地模块技术指标
备、雷电电磁脉冲耦合导致设备损坏。可是,在
型号
外形尺寸质量室温下电阻长度直流
没有安装避雷针的机房同样存在雷电波侵入、电
/ mm x mm/kg率/(Q?m)电阻/mQ
磁脉冲耦合的危害。
BSJD-GId100×800413x10-0.42
当避雷针有良好的接地装置时,雷电流顺畅
BSJD-G2600×210×60420×10-62.00
入地,使产生雷电感应的雷电流大大减弱。因
此,避雷针有良好的接地装置才能起到良好的避
避雷针接地装置的设计
雷作用。
对于BSJD-G2型模块,水平埋置接地模块数
利用计算机软件计算避雷针高度。将滚球
量为
半径(30m)、被保护物高度(4m)、被保护物边
R
缘距避雷针的距离(4m)输入后,点击“计算”后
会显示出避雷针高度。避雷针高度计算界面如
R.=0.22-P
图2所示。
式中:R一单个模块的接地电阻,2
输入数据(单位:米)
p-一埋置地层的电阻率,2
算
a、b--Ⅱ型模块的长和宽,m;
球非径()p0
保护物高度(hx)A
M。一模块调整系数,取0.38;
的物题”可什
R
并联后的总接地电阻,Q2
退出
n一模块利用系数,取0.55~0.85。
计算结果(单位:米)
在设计几儿十个或上百个模块的大地网时,由
通计高度为.8米时,被保护物被完全保护
于多个并联,相互之间屏蔽作用更大,因此利用
率会减小,应根据模块用量、埋设间距等因素而
盘保炉范面无图
确定模块利用系数,推荐值0.30~0.55
图2避雷针高度计算界面
某单位网络机房内设备要求接地电阻
图2中,计算出的避雷针高度为6.8m,取整
<192,采用BSID-G2型接地模块水平埋置接地
数为7m,此时被保护物被完全保护。
装置。P=50Q·m,接地模块尺寸为600mmx
避雷针在保护范围内遭受雷击的原因是雷210mm×60m,n=0.55M=0.38。根据式
电绕击,其上部有一段可能自身遭受侧向雷击的
(1),计算得n=28.35。根据计算结果,需要
空间,称之为截闪器惻击区。雷电流的幅值是随
BSJD-G2型接地模块29块。
机统计性的,所以避雷针的保护作用也是统计性
土壤电阻率是査有关资料所得,与现场实际